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[摘 要] 目前不少城市有线电视中心采用双向HFC网络,其结构多变复杂,线路环节多且线路上各网络器件依赖市电供电,网络速度慢,网络故障率高,维护费用高昂的特点。如何简化网络结构,减少网络环节,提高用户上网速度,降低网络故障率,减少网络维护费用,这就需要采用新的EPON双向网络,用此来提高用户上网速度,降低网络故障率,减少网络维护费用,提高网络业务的服务水平和竞争能力。
[关键词] EPON技术 有线网络设计 方案
一、EPON的优点表现
1、相对成本低,维护简单,容易扩展,易于升级。EPON结构在传输途中不需电源,没有电子部件,因此容易铺设,基本不用维护,长期运营成本和管理成本的节省很大;EPON系统对局端资源占用很少,模块化程度高,系统初期投入低,扩展容易,投资回报率高;EPON系统是面向未来的技术,大多数EPON系统都是一个多业务平台,对于向全IP网络过渡是一个很好的选择。2、提供非常高的带宽。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/S的带宽,并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/S。3、服务范围大。EPON作为一种点到多点网络,以一种扇出的结构来节省资源,服务大量用户。4、带宽分配灵活,服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。EPON可以通过DBA(动态带宽算法)、PQ/WFQ、WRED等来实现对每个用户进行带宽分配,并保证每个用户的QOS。根据ONU在所处位置的不同,EPON的应用模式又可分为光纤到路边、光纤到大)、光纤到办公室(FTTO)和光纤到家等多种类型。在FTTB结构中,ONU被直接放到楼内,光纤到楼后可以LAN的方式,即FTTB+LAN接入用户家中。FTTH、FTTO则是真正全透明的光纤网络,是光纤接入网络发展的理想模式和长远目标。
二、有线EPON网络设计总体技术要求
有线EPON网络建设项目具体实施既要考虑网络的速度,又要考虑一些非速度的问题,即策略服务,如服务质量、多址广播、流量分配和监控、网络安全等,这些服务在网络中起着越来越重要的作用。因此,总体技术要求如下:(1)核心层与汇聚层互联端口带宽应在千兆比特率以上,骨干层交换机应具有100Gb/S以上的交换能力和近100MPPs量级的包处理速率。汇聚层交换机应具有50Gb/s以上的交换能力,以提供无阻塞处理能力。接入层采用二层或三层交换设备。(2)骨干层和汇聚层交换机应具备二层的线速交换、三层的线速路由能力保障。目前,对数据流量的大小及分布进行预测几乎是不可能的,80/20法则已经不再适用当前的情况,当关键任务同网络中其他应用争夺网络资源时,怎样保证在网络使用的高峰期保持对网络的持续访问变得至关重要。线速路由在改善网络总体性能方面发挥着更加重要的作用,QOS技术则己成为区分网络数据流量的优先级别和缓解网络阻塞的一种较好的解决方法。(3)网络应具备用户身份认证功能。宽带IP网主要面对的用户群是家庭用户,随着用户量的增加可能出现IP盗用等问题,同时用户业务的需求也会逐渐多样化。建立一个功能较强的用户身份认证系统就显得十分必要,先进的计费平台不仅可以对用户进行多种方式的计费,防止用户非法上网,同时使运营商可以向市场提供灵活多样的服务。(4)网络应具备良好的可管理性。诸如对网络的设备管理、运营管理等网络管理功能。市场趋势要求网络主干设备不仅具备全面的线速路由能力,同时还能提供对网络应用数据流的控制功能和提供强劲可靠的网管工具。全天侯的网络服务对网络管理提出了更高的要求,可供系统管理员使用的网管软件包不仅要简单易用,而且能提供对网络进行全面、精确的监控和纠错能力。因为每一次的客户/服务器对话都会在客户机与服务器之间产生一串数据包,这些数据包构成的数据流可分别在第2、3或4层被识别,每层都会提供关于该数据流的更为详细的信息,管理一个网络的最基本的工作就是控制这些网络流量。(5)网络设备应具备足够的冗余与容错性能。包括交换模块、管理模块、电源模块的冗余,骨干网动态路由选择等。
三、有线EPON网络设计总体技术方案
网络主干部分称为核心层,核心层的主要目的在于通过高速转发通信,提供优化,可靠的骨干传输结构,因此核心层交换机应拥有更高的可靠性,性能和吞吐量,网络中直接面向用户连接或访问网络的部分称为接入层,将位于接入层和核心层之间的部分称为分布层或汇聚层,接入层的目的是允许终端用户连接到网络,因此接入层交换机具有低成本和高端口密度特性;汇聚层交换层是多台接入层交換机的汇聚点,它必须能够处理来自接入层设备的所有通信量,并提供到核心层的上行链路,因此汇聚层交换机与接入层交换机比较,需要更高的性能,更少的接口和更高的交换速率。
1、采用千兆路由交换技术
千兆路由交换机在吸收传统路由器技术的基础上,借鉴了ATM在网络流量控制、带宽保证、服务质量保证等方面的技术,采用硬件集成二层交换和三层路由处理功能,从而将第二层交换和路由功能结合起来,并做到了线速交换和线速路由,现在,交换、路由、查询和控制功能都是在硬件中得以实现,ASIC每秒能够阅读上亿个数据包,并提供无缓冲的线速逐包吞吐量,解决了传统路由器在价格和性能方面的缺点。千兆位以太网还有一个固有的优点,就是在网络上的流量在协议方面的开销要比较少,针对我们目前构建的网络主要是面向家庭上网用户的特点,由于数据流从用户端的家用PC发起的时候,就是被打包成以太网方式的,所以在整个千兆位以太网络中不需要对数据包做任何的结构转换,就可以实现端到端的传输,这是其他技术所无法比拟的。
2、采用MSTP技术
基于SDH多业务传送平台(MSTP)是目前应用最流行的技术。为了适应城域网多业务的需求,SDH从单纯支持2Mb/S、155Mb/S等话音业务接口向包括以太网和ATM等多业务接口演进,将多种不同业务通过VC或VC级联方式映射入SDH时隙进行处理。SDH多业务节点将传送节点与各种业务节点融合在一起,各厂商只是融合程度不同。基于SDH多业务传送节点的出发点是将2层或3层的功能作为SDH附加功能来支持完成的。其对2层或ATM层处理都是与SDH处理相分离的,但都可以映射到SDH的VC时隙进行重组或交叉到群路接口。从功能上看,MSTP除了具有SDH功能外,还具有2层做C层功能和ATM功能。
MSTP的缺点是每个MSTP设备的以太网处理板卡需要对每个业务进行MAC地址查询,随着环路上的节点增加,查询MAC地址表速度下降,处理性能明显下降。另外在以太网环上,则表现在每个MSTP节点上的以太网板卡分配带宽的不公平性,无法保证环路各个节点带宽的公平接入,即使采用端口速率限制机制,也不能成为全局性公平机制,不能适应数据业务的突发性。针对这一问题,许多公司采用了新的方案。将弹性分组环(PRR)技术与SDH技术相结合,将PRR卡板集成到SDH设备中,PRR采用GFP协议映射到SDH的VC通道中。将SDH对TDM业务和RPR对分组业务有效支持的优势结合起来。但是RPR定义的是一个环网结构下的技术,无法工作在复杂的网络环境下,而城域网络环境则是十分复杂,RPR的另外一个缺点是网管能力不够强大,这也是城域网技术选型时需要重点考虑的问题。总体来看,MSTP比较适合于已经敷设大量SDH网的运营公司,可以方便有效地支持分组数据业务,实现从电路交换网到分组网的过度,适合支持混合型业务量特别是以TDM业务量为主的混合型业务量,同时可以保证网络管理的统一性。
总之,将EPON技术应用于有线电视网络,符合有线发展的实际情况和网络技术发展趋势,实施后,可取得良好的社会效益和经济效益,进一步推动数字电视的快速发展,开辟有线网络发展新方向。
参 考 文 献
1、贺鹏飞,张洪欣,基于以太网的无源光网络(EPON)系统的研究与实现[J]滨州学院学报,2005,(03) .
2、沈羽纶,何岩,杨柳.EPON中的多点控制协议(MPCP)的研究[J]光通信研究,2003,(06) .
3、陈虹,苏厉,史国伟,金德鹏,曾烈光.EPON接入网的生存性[J]清华大学学报(自然科学版),2004,(07).■
[关键词] EPON技术 有线网络设计 方案
一、EPON的优点表现
1、相对成本低,维护简单,容易扩展,易于升级。EPON结构在传输途中不需电源,没有电子部件,因此容易铺设,基本不用维护,长期运营成本和管理成本的节省很大;EPON系统对局端资源占用很少,模块化程度高,系统初期投入低,扩展容易,投资回报率高;EPON系统是面向未来的技术,大多数EPON系统都是一个多业务平台,对于向全IP网络过渡是一个很好的选择。2、提供非常高的带宽。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/S的带宽,并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/S。3、服务范围大。EPON作为一种点到多点网络,以一种扇出的结构来节省资源,服务大量用户。4、带宽分配灵活,服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。EPON可以通过DBA(动态带宽算法)、PQ/WFQ、WRED等来实现对每个用户进行带宽分配,并保证每个用户的QOS。根据ONU在所处位置的不同,EPON的应用模式又可分为光纤到路边、光纤到大)、光纤到办公室(FTTO)和光纤到家等多种类型。在FTTB结构中,ONU被直接放到楼内,光纤到楼后可以LAN的方式,即FTTB+LAN接入用户家中。FTTH、FTTO则是真正全透明的光纤网络,是光纤接入网络发展的理想模式和长远目标。
二、有线EPON网络设计总体技术要求
有线EPON网络建设项目具体实施既要考虑网络的速度,又要考虑一些非速度的问题,即策略服务,如服务质量、多址广播、流量分配和监控、网络安全等,这些服务在网络中起着越来越重要的作用。因此,总体技术要求如下:(1)核心层与汇聚层互联端口带宽应在千兆比特率以上,骨干层交换机应具有100Gb/S以上的交换能力和近100MPPs量级的包处理速率。汇聚层交换机应具有50Gb/s以上的交换能力,以提供无阻塞处理能力。接入层采用二层或三层交换设备。(2)骨干层和汇聚层交换机应具备二层的线速交换、三层的线速路由能力保障。目前,对数据流量的大小及分布进行预测几乎是不可能的,80/20法则已经不再适用当前的情况,当关键任务同网络中其他应用争夺网络资源时,怎样保证在网络使用的高峰期保持对网络的持续访问变得至关重要。线速路由在改善网络总体性能方面发挥着更加重要的作用,QOS技术则己成为区分网络数据流量的优先级别和缓解网络阻塞的一种较好的解决方法。(3)网络应具备用户身份认证功能。宽带IP网主要面对的用户群是家庭用户,随着用户量的增加可能出现IP盗用等问题,同时用户业务的需求也会逐渐多样化。建立一个功能较强的用户身份认证系统就显得十分必要,先进的计费平台不仅可以对用户进行多种方式的计费,防止用户非法上网,同时使运营商可以向市场提供灵活多样的服务。(4)网络应具备良好的可管理性。诸如对网络的设备管理、运营管理等网络管理功能。市场趋势要求网络主干设备不仅具备全面的线速路由能力,同时还能提供对网络应用数据流的控制功能和提供强劲可靠的网管工具。全天侯的网络服务对网络管理提出了更高的要求,可供系统管理员使用的网管软件包不仅要简单易用,而且能提供对网络进行全面、精确的监控和纠错能力。因为每一次的客户/服务器对话都会在客户机与服务器之间产生一串数据包,这些数据包构成的数据流可分别在第2、3或4层被识别,每层都会提供关于该数据流的更为详细的信息,管理一个网络的最基本的工作就是控制这些网络流量。(5)网络设备应具备足够的冗余与容错性能。包括交换模块、管理模块、电源模块的冗余,骨干网动态路由选择等。
三、有线EPON网络设计总体技术方案
网络主干部分称为核心层,核心层的主要目的在于通过高速转发通信,提供优化,可靠的骨干传输结构,因此核心层交换机应拥有更高的可靠性,性能和吞吐量,网络中直接面向用户连接或访问网络的部分称为接入层,将位于接入层和核心层之间的部分称为分布层或汇聚层,接入层的目的是允许终端用户连接到网络,因此接入层交换机具有低成本和高端口密度特性;汇聚层交换层是多台接入层交換机的汇聚点,它必须能够处理来自接入层设备的所有通信量,并提供到核心层的上行链路,因此汇聚层交换机与接入层交换机比较,需要更高的性能,更少的接口和更高的交换速率。
1、采用千兆路由交换技术
千兆路由交换机在吸收传统路由器技术的基础上,借鉴了ATM在网络流量控制、带宽保证、服务质量保证等方面的技术,采用硬件集成二层交换和三层路由处理功能,从而将第二层交换和路由功能结合起来,并做到了线速交换和线速路由,现在,交换、路由、查询和控制功能都是在硬件中得以实现,ASIC每秒能够阅读上亿个数据包,并提供无缓冲的线速逐包吞吐量,解决了传统路由器在价格和性能方面的缺点。千兆位以太网还有一个固有的优点,就是在网络上的流量在协议方面的开销要比较少,针对我们目前构建的网络主要是面向家庭上网用户的特点,由于数据流从用户端的家用PC发起的时候,就是被打包成以太网方式的,所以在整个千兆位以太网络中不需要对数据包做任何的结构转换,就可以实现端到端的传输,这是其他技术所无法比拟的。
2、采用MSTP技术
基于SDH多业务传送平台(MSTP)是目前应用最流行的技术。为了适应城域网多业务的需求,SDH从单纯支持2Mb/S、155Mb/S等话音业务接口向包括以太网和ATM等多业务接口演进,将多种不同业务通过VC或VC级联方式映射入SDH时隙进行处理。SDH多业务节点将传送节点与各种业务节点融合在一起,各厂商只是融合程度不同。基于SDH多业务传送节点的出发点是将2层或3层的功能作为SDH附加功能来支持完成的。其对2层或ATM层处理都是与SDH处理相分离的,但都可以映射到SDH的VC时隙进行重组或交叉到群路接口。从功能上看,MSTP除了具有SDH功能外,还具有2层做C层功能和ATM功能。
MSTP的缺点是每个MSTP设备的以太网处理板卡需要对每个业务进行MAC地址查询,随着环路上的节点增加,查询MAC地址表速度下降,处理性能明显下降。另外在以太网环上,则表现在每个MSTP节点上的以太网板卡分配带宽的不公平性,无法保证环路各个节点带宽的公平接入,即使采用端口速率限制机制,也不能成为全局性公平机制,不能适应数据业务的突发性。针对这一问题,许多公司采用了新的方案。将弹性分组环(PRR)技术与SDH技术相结合,将PRR卡板集成到SDH设备中,PRR采用GFP协议映射到SDH的VC通道中。将SDH对TDM业务和RPR对分组业务有效支持的优势结合起来。但是RPR定义的是一个环网结构下的技术,无法工作在复杂的网络环境下,而城域网络环境则是十分复杂,RPR的另外一个缺点是网管能力不够强大,这也是城域网技术选型时需要重点考虑的问题。总体来看,MSTP比较适合于已经敷设大量SDH网的运营公司,可以方便有效地支持分组数据业务,实现从电路交换网到分组网的过度,适合支持混合型业务量特别是以TDM业务量为主的混合型业务量,同时可以保证网络管理的统一性。
总之,将EPON技术应用于有线电视网络,符合有线发展的实际情况和网络技术发展趋势,实施后,可取得良好的社会效益和经济效益,进一步推动数字电视的快速发展,开辟有线网络发展新方向。
参 考 文 献
1、贺鹏飞,张洪欣,基于以太网的无源光网络(EPON)系统的研究与实现[J]滨州学院学报,2005,(03) .
2、沈羽纶,何岩,杨柳.EPON中的多点控制协议(MPCP)的研究[J]光通信研究,2003,(06) .
3、陈虹,苏厉,史国伟,金德鹏,曾烈光.EPON接入网的生存性[J]清华大学学报(自然科学版),2004,(07).■